合理的硬化規(guī)范,是保證得到優(yōu)質(zhì)制件的重要環(huán)節(jié)之一。一個合理硬化規(guī)范包括:
(1)最高硬化溫度;
(2)最高保溫溫度;
(3)最高保溫時間;
(4)最高升溫速度等條件。
目前還不能用公式來計算,只能用試驗的方法來確定。硬化規(guī)范受到很多因素的影響:
(1)原材料方面:磨料的材質(zhì)、粒度等。
結(jié)合劑的用量,揮發(fā)物,縮聚速度,流動性等。
輔助材料的種類,用量,揮發(fā)物,性質(zhì)等。
(2)磨具方面:磨具的形狀、規(guī)格(組織、硬度)密度(氣孔率)。
(3)熱處理方面:硬化爐的種類及特點;裝爐方法;硬化方法;加熱方法等。
制定一個合理的硬化規(guī)范,不但能使制件符合其特性要求,而且也能使制件得到較高的機械強度和最佳的磨削效果。
1、硬化條件對磨具機械性能的影響
(1)最高硬化溫度的影響
樹脂磨具最高硬化溫度根據(jù)所選用的樹脂種類來確定。最合適的溫度是能使樹脂硬化完全的溫度。如果溫度過低,樹脂未完全硬化,其化學(xué)穩(wěn)定性差,機械強度低、若溫度過高,則可引起樹脂的分解和炭化,降低磨具的強度、硬度和耐水性,并影響磨削效果。
生產(chǎn)實踐證明:在現(xiàn)有的硬化設(shè)備和工藝條件下:
(A)粉狀酚醛樹脂磨具最高硬化溫度以180~190℃為好;
(B)液體酚醛樹脂磨具最高硬化溫度以175~185℃為好;
(C)環(huán)氧樹脂磨具最高硬化溫度由環(huán)氧樹脂種類和硬化劑的種類所決定。以酚醛樹脂作硬化劑時最高硬化溫度為160~170℃;以鄰苯二甲酸酐作硬化劑時最高硬化溫度為190~200℃;以三乙醇胺作硬化劑時最高硬化溫度為120~140℃;以乙二胺作硬化劑時最高硬化溫度為80℃左右。
試驗表明:隨硬化溫度的升高,強度相應(yīng)提高,但超過某一溫度數(shù)值后,強度要下降。當硬化溫度過高時,砂輪發(fā)黑,拉斷它的時間很短,說明砂輪脆性增加,強度和韌性下降,這種發(fā)黑砂輪脫落快,不耐用。
(2)保溫時間的影響
樹脂磨具硬化過程的保溫,一方面是使結(jié)合劑中的揮發(fā)物能夠得到緩慢的排除,另一方面在最高硬化溫度下保溫能使樹脂磨具硬化完全。
實踐證明,液體酚醛樹脂在80℃以前,主要是流動變形,并有少量揮發(fā)物逸出,80~100℃時樹脂起劇烈反應(yīng),伴有大量揮發(fā)物產(chǎn)生,這個階段必須有保溫時間,否則極易引起制件變形和發(fā)泡。對于細粒度,高硬度高厚度的制件,在80℃以前或100℃以后也要保溫時間,才能保證制件不出廢品,并有一定的機械強度。粉狀樹脂成型料硬化過程中揮發(fā)物較少,在90~120℃時反應(yīng)比較劇烈。
最高硬化溫度下的保溫時間與硬化溫度的高低有關(guān)。最高硬化溫度愈高,保溫時間愈短。保溫時間還與制件的規(guī)格大小和結(jié)合劑量的多少有關(guān)。實踐證明,粉狀酚醛樹脂磨具在180~190℃的最高硬化溫度下,保溫時間在3~7小時以內(nèi)合適,液體酚醛樹脂磨具在175~185℃的最高硬化溫度下,保溫時間在2~5小時以內(nèi)合適。如果延長保溫時間,反而會使磨具的機械強度降低。
(3)升溫速度的影響
升溫速度應(yīng)根據(jù)磨具的特性來決定,它與下列因素有關(guān):
(1)磨具的硬度的影響:硬度高的制件、結(jié)合劑量大,密度高,在硬化過程中揮發(fā)
物多、升溫速度不宜過快,而硬度低的制件,則可以快速升溫。
(2)磨料的粒度的影響:粒度愈細,磨具的氣孔愈小,硬化時磨具中的揮發(fā)物不易排出,升溫速度應(yīng)放慢,而粗粒度的磨具則可提高升溫速度。
(3)磨具的規(guī)格和形狀的影響:規(guī)格大的磨具,硬化時外部向制件內(nèi)部傳熱需要時間,形狀復(fù)雜的制件要防止結(jié)合劑熔化流動而變形,因而升溫速度不宜過快;而規(guī)格小
形狀不復(fù)雜的磨具,則可以快速升溫??傊?,在保證坯體不起泡,不變形的前提下,可采用較快的升溫速度,以縮短磨具的硬化周期。
2、磨具的硬化曲線
以時間和對應(yīng)的溫度作成的曲線,稱為磨具硬化曲線。從硬化曲線可以一目了然地看出升溫速度,保溫時間,最高硬化溫度。硬化曲線因樹脂種類,磨具規(guī)格而異。
(1)粉狀酚醛樹脂磨具15小時硬化曲線。中等硬度的普通磨具(升溫時間包括在內(nèi))60℃保溫2小時,90℃保溫2小時,110℃保溫1.5小時,120℃保溫2.5小時,140℃保溫1小時、160℃保溫1小時,185℃保溫4小時,自然冷卻。
(2)粉狀酚醛樹脂磨具30小時硬化曲線。
適應(yīng)于:粒度細、硬度高、規(guī)格大的磨具,包括磨螺紋砂輪和石墨砂輪。60℃保溫2小時,80℃保溫3小時,90℃保溫3小時,100℃保溫2小時,110℃保溫3小時,120℃保溫3小時,130℃保溫2小時,140℃保溫2小時,155℃保溫2小時,170℃保溫2小時,185℃保溫6小時,自然冷卻。
(3)液體酚醛樹脂磨具的30小時硬化曲線。
適應(yīng)用于:經(jīng)干燥后的各種細粒度、高硬度液體樹脂磨具 在60℃下保溫10小時,80℃下保溫6小時,100℃下保溫2小時,110℃下保溫1小時,120℃保溫3小時,140℃保溫1小時,160℃保溫1小時,180℃保溫6小時,自然冷卻。
3、冷卻和出爐
一般來說,樹脂磨具冷卻可采用強制冷卻的方法。如用:鼓風機吹風冷卻,磨具降到60℃便可出爐。
但對于細粒度、高硬度、薄片砂輪、石墨砂輪等不能采用強制冷卻和方法,只能自然冷卻,即不允許立即敞開爐門,降溫到60℃后才可出爐。